Vsak zvočnik je pravzaprav nihajni sistem. Na podlagi tega so narejeni skoraj vsi izračuni parametrov takšnih oddajnikov zvoka. Ena najpomembnejših značilnosti sodobnih zvočnikov je faktor kakovosti. Ta parameter označuje najprej kakovost naprav te sorte.
Kakšna funkcija
Torej, faktor kakovosti zvočnika - kaj je ta indikator? Če se osredotočimo na to lastnost, lahko najprej ugotovimo, kako so oscilatorna gibanja oddajnikov zvoka dušena. Menijo, da ta kazalnik ne sme biti prevelik za glave.
Če je faktor kakovosti zvočnika visok in enak, na primer 2 ali 3, se bodo vibracije v njem nadaljevale tudi potem, ko sila, ki jih je povzročila, izgine. To bo seveda povzročilo zmanjšanje kakovosti zvoka. V zvočniku se bodo začeli pojavljati nadležni hrupni učinki.
Ko je faktor kakovosti nizek (manj kot 1), se nihanja v napravi zelo hitro zmanjšajo. Se pravi, membrana v dinamiki pooster udarec skoraj takoj pride v stabilno stanje. Posledično naprava oddaja čistejši in prijetnejši zvok. V skladu s tem strokovnjaki redko razmišljajo o tem, kako povečati faktor kakovosti zvočnika. V bistvu mojstri pri načrtovanju akustičnih sistemov poskušajo to številko znižati.
Natančna definicija
Faktor kakovosti zvočnika - kaj je, smo ugotovili na splošno. Natančneje, ta lastnost je parameter, ki kaže, kolikokrat rezerve energije v obravnavanem nihajnem sistemu presegajo njegove izgube, ko se faza spremeni za 1 radian. Tako je mogoče faktor kakovosti definirati v smislu fizike.
Kjer so zaloge energije koncentrirane v dinamiki
Ko se na glavo uporabi močan sinusni signal, bodo zaloge energije koncentrirane predvsem v raztegnjenih vzmeti, z dušenimi nihanji, ki težijo k vrnitvi DIV v osrednji položaj. DIV v sodobnih zvočnikih ima lahko različno težo. V skladu s tem se vzmeti pri zasnovi oddajnika zvoka uporabljajo z neenako togostjo. To pomeni, da težji kot je zvočnik, več zalog energije ima.
izguba moči zvočnika
Naprave te vrste so zasnovane predvsem za oddajanje zvoka, ki ga zaznava človeško uho. Prenos takšnih tresljajev v okolje je izguba energije zvočnika. Vendar je učinkovitost sodobnih zvočnikov običajno zelo nizka. Zato prenos zvoka predstavlja le majhen del porabe naprave.energija. Običajno se na ta način zgodi manj kot 1 % vseh izgub.
Stroški zvočnih vibracij v dinamiki so najpomembnejši kazalnik. Navsezadnje so takšne naprave zasnovane in izdelane za prenos zvoka. Še vedno pa je veliko več izgub v takšni opremi izključno mehanskih. Veliko energije v takšnih napravah se porabi za trenje:
- in suspenzije;
- v magnetni reži;
- o zraku itd.
Največja poraba energije zvočnikov je v njihovem motorju. Sodobne naprave te vrste delujejo na principu majhnih generatorjev, ki ustvarjajo kar veliko upora.
razmerje med zalogami in izgubo
Tako bo zvočnik z dovolj močnimi vzmetmi in velikim premikom nabral veliko energije. V skladu s tem bo njegova količina v napravi znatno presegla izgube. Tak zvočnik se lahko šteje za visokokakovosten. Nihanja v njem bodo počasi razpadla. V lahki napravi z ne posebej močnimi vzmetmi se akumulira manj energije. V skladu s tem bo kazalnik razmerja med razpoložljivo in porabljeno energijo v njem majhen. Tak zvočnik velja za nizkokakovostnega in s tem tudi boljše kakovosti.
Električne in mehanske zmogljivosti
Faktor kakovosti zvočnikov je mogoče izračunati na več načinov. V nekaterih primerih se pri določanju tega parametra upoštevajo samo izgube zvoka, pa tudi izgube zaradi trenja. Uporabatakšne metode izračuna se dobi mehanska vrednost.
Včasih se pri izračunih upoštevajo samo stopnje pretoka za upornost motorja zvočnika. Ta faktor kakovosti se imenuje električni. Ta indikator v dinamiki ima običajno majhne vrednosti. V vsakem primeru je mehanski faktor kakovosti pri oddajnikih zvoka vedno večji od električnega. Običajno ima tak kazalnik v dinamiki vrednost večjo od ena.
Opis
Pri načrtovanju akustičnih sistemov in izvajanju različnih vrst izračunov se uporabljajo naslednje oznake:
- Qts - popoln faktor kakovosti.
- Qms - mehanski faktor kakovosti zvočnika.
-
Qes - električni.
V vsakem primeru je faktor kakovosti zvočnikov v formulah vedno označen kot Q.
Od česa je lahko indikator odvisen
Sodobni zvočniki veljajo za najbolj kakovostne, če imajo skupni faktor kakovosti (električne in mehanske izgube) približno 0,7 ali manj. Vendar bi morala ta vrednost zaznamovati zvočnik, pri čemer je treba med drugim upoštevati njegovo akustično zasnovo. Upoštevati je treba, da slednje vedno dvigne neto faktor kakovosti naprave.
Na primer, precej pogosto je akustična zasnova zvočnika zaprta škatla. V tem primeru se elastičnosti vzmeti doda še elastičnost zraka v zaprtem prostoru. To pomeni, da bo v tako oblikovani dinamiki več energetskih rezerv. Faktor kakovosti se bo povečal inpri uporabi faznega pretvornika, hupe itd.
Tako je treba pri izbiri zvočnika vedno upoštevati akustično zasnovo. Čisti faktor kakovosti kupljene naprave mora biti v vsakem primeru enak ali nižji od 0,7. To vam bo omogočilo, da ustvarite sistem zvočnikov z visokokakovostnim zvokom.
Na primer velja, da bi moral biti faktor kakovosti zvočnika za zaprto škatlo približno 0,5-0,6, kar zahteva še nižje številke, saj lahko zvočnike poganja zelo težko.
Kaj vpliva na faktor kakovosti zvočnika
V akustičnih sistemih Q vpliva predvsem na frekvenčni odziv in impulzni odziv zvočnikov. To pomeni, da ta indikator v veliki meri določa značilnosti zvoka zvočnikov. S faktorjem kakovosti 0,5 je na primer mogoče doseči najboljši impulzni odziv. Z indikatorjem 0,707 dobimo enakomeren frekvenčni odziv. Tudi na:
- Q faktor 0, 5-0, 6 zvočnikov proizvajajo avdiofilski bas;
- indikatorji 0, 85-0, 9 bas postane elastičen in reliefno;
- faktorja kakovosti 1, 0, se v rezu pojavi "grba" z amplitudo 1,5 dB, ki jo človeško uho zazna kot grizljiv zvok.
Ko se Q še naprej povečuje, se "grba" v zvoku povečuje in iz zvočnikov začnejo izhajati značilni brenčanje.
Teorija in praksa
Na kaj torej vpliva faktor kakovosti zvočnikarazumljivo. Kot smo ugotovili, bi moral biti pri uporabi akustičnega oblikovanja ta kazalnik precej nizek. Tako deluje v teoriji. Vendar pa so v praksi nekakovostni zvočniki žal precej redki. Tudi na primer pri uporabi faznega pretvornika, ki, kot smo ugotovili, zahteva indikator 0,5-0,6, se pogosto uporabljajo glave z indikatorjem nad enim.
Vsaka naprava, ki oddaja zvok, ima svojo resonančno frekvenco. In preko njega membrane po ostrih signalih pridejo v ravnotežno stanje. V mnogih primerih z visokim faktorjem kakovosti zvočnik niti ne bo podaljšal ali končal predvajanja not. Ko se zunanji vpliv ustavi, bo preprosto začelo neprijetno brneti. Tako se na primer obnašajo poceni računalniški zvočniki pri določeni frekvenci.
Nizek faktor kakovosti zvočnikov je najpogosteje zelo dober za sistem zvočnikov. Vendar pa so v našem času, na žalost, lahko tudi relativno drage naprave za prenos zvoka precej kakovostne. Na primer, v opremi, ki se prodaja v trgovini po ceni približno 5-6 tisoč rubljev, so oddajniki zvoka pogosto popolnoma neprimerni za ta kazalnik. Ponavadi imajo previsoko.
Ob vsem tem dragi zvočniki z visokim faktorjem kakovosti pogosto proizvajajo dokaj kakovosten zvok. Bistvo tukaj je predvsem v tem, da imajo takšne naprave običajno tudi precej nizko resonančno frekvenco. Pod tem pogojem se hrup ne zazna posebej dobro.akustično natrenirano človeško uho, ne kot moteče "motenje", ampak preprosto kot zelo močan zvok. Takšna "umazanija" postane še posebej neopazna pri poslušanju preproste glasbe, na primer sodobne pop glasbe. To pomeni, da brnenje v tem primeru prehaja skozi "pravilno" frekvenco.
Od česa je še odvisno
Dizajn ima tako velik vpliv na faktor kakovosti zvočnika. Tudi ta indikator za takšno opremo je odvisen od:
- Moč njegovega motorja. Višja kot je ta lastnost, nižji je faktor kakovosti glave.
- Mase gibanja. S povečanjem tega indikatorja postanejo napori motorja v napravi za prenos zvoka manj opazni. Posledično se povečajo izgube zaradi trenja. Zaradi vsega tega se poveča faktor kakovosti naprave.
- Premer žice. V primeru, da žice v zvočniku dajejo velik upor, se bo električni faktor kakovosti naprave povečal. Dejansko v tem primeru obremenitev zvočnika, ki je nekakšen generator, pade.
Kako izmeriti faktor kakovosti: formule
V domu se ta nastavitev zvočnika pogosto izračuna z uporabo preprostega AC milivoltmetra. Tudi za ta postopek sta pripravljena plošča in 1000 Ohmski upor za stabilizacijo toka skozi zvočnik. Poleg tega boste pri uporabi te tehnike potrebovali generator programske opreme iz računalnika in ojačevalnik moči (za dovajanje signala v zvočnik). Postopek za merjenje faktorja kakovosti s takšno opremo se izvede na naslednji način:
- zvočnik je obešen v prostem stanju, na primer na neki vrvi;
- zbiranje sheme.
Pred sestavljanjem vezja se sestavi graf, kjer je napetost v milivoltih (100, 200, 300) izrisana vzdolž y-osi. Hkrati je frekvenca označena na x (10, 20, 30 … 140 itd.). Nato sestavijo vezje, kjer se signal iz ojačevalnika dovaja na upor in nato gre na zvočnik.
Naslednji korak:
- vključite milivoltmeter v vezje na točkah a in c in nastavite napetost na 10-20 V pri frekvenci 500-1000 hertz;
- povežite voltmeter na točke in c, s prilagoditvijo generatorja poiščite frekvenco, kjer so vrednosti voltov največje (Fs);
- spremenite frekvenco navzgor glede na Fs in poiščite točke, kjer so odčitki voltmetra veliko manjši od Fs in konstantni (Um).
Izmerite napetost na določeni frekvenci zvočnika, zgradite ustrezen graf. Naslednji korak je najti povprečno vrednost med minimalno in največjo napetostjo. V tem primeru se uporablja formula U1/2=√UmaxUmin. Nastala vrednost v obliki vodoravne črte se prenese na graf in najde se presečišča s črtama razmerja F1 in F2 (z ustreznimi indikatorji frekvence).
Naprej poiščite faktor kakovosti zvoka po formuli Qa=√Umax/UminFs/F2-F1, kjer je Fs vrednost frekvence pri največjih odčitkih milivoltmetra. Nato lahko najdete električni faktor kakovosti:
Qes=QaUmin/(Umax-Umin).
Po tem se izračuna skupni faktor kakovosti zvočnika:
Qts=QaQes/(Qa+Qes).
Naslednji korak je sestaviti graf za drugega zvočnika in narediti enake izračune.
Katere druge parametre je mogoče izmeriti
Kaj je to - faktor kakovosti zvočnikov, smo ugotovili. Ta kazalnik se običajno določi pri izbiri najprimernejšega dizajna, oblikovanja akustičnih sistemov. Da pa zvočniki naknadno oddajajo zvok najvišje kakovosti, je treba v tem primeru izračune opraviti po nekaterih drugih kazalcih.
Pri izbiri akustičnega dizajna se vedno upoštevajo tako imenovani Thiel-Small parametri. Ena od teh značilnosti je ravno faktor kakovosti, ki ga, kot smo ugotovili, označuje Qts. Pri izbiri akustičnega dizajna upoštevajte tudi kazalnike vozila, kot so:
- resonančna frekvenca Fs;
- Vas vzmetnost vzmetenja zvočnikov.
Poleg treh glavnih značilnosti lahko strokovnjaki pri izračunu zasnove akustičnih sistemov uporabijo naslednje parametre, kot so:
- območje in premer difuzorja;
- induktivnost;
- občutljivost;
- impedanca;
- največja moč;
- masa mobilnega sistema;
- moč motorja;
- mehanska odpornost;
- relativna trdota itd.
Meni je, da večinate lastnosti je mogoče enostavno izmeriti doma z ne posebej izpopolnjenimi merilnimi instrumenti.
resonančna frekvenca
Zvočnik je, kot smo ugotovili, nihajni sistem. Ker je prepuščen samemu sebi, njegov difuzor niha z določeno frekvenco, ko mu je izpostavljen. To pomeni, da se obnaša približno enako kot struna po trkanju ali na primer zvonec po udarcu.
Meni je, da je resonančna frekvenca lahko:
- za glave subwooferja, ki niso nameščene v ohišju - 20-50 Hz;
- Mitbass zvočniki - 50-120Hz;
- visokotonci - 1000-2000 Hz;
- srednji difuzor - 100-200 Hz;
- kupola - 400-800 Hz.
Resonančno frekvenco zvočnika lahko izmerite, na primer tako, da skozi njega poganjate signal generatorja zvoka (z serijsko priključitvijo upora z njim) ali s katero koli drugo podobno metodo. Ta indikator je določen z najvišjo impedanco naprave.
Vas rezultat
Ta parameter za zvočnike je mogoče izmeriti na dva načina:
- dodatna masa;
- dodatna količina.
V prvem primeru se meritve izvajajo z nekakšnimi utežmi (10 gramov na palec premera difuzorja). Lahko so na primer uteži iz lekarniške tehtnice ali stari kovanci, katerih apoen ustreza njihovi teži. Difuzor je obremenjen s takšnimi predmeti in se meri njegova frekvenca. Nadaljenaredite potrebne izračune z uporabo formul.
Pri uporabi metode dodatne glasnosti je oddajnik zvoka hermetično pritrjen v posebno merilno škatlo z magnetom zunaj. Nato se izmeri resonančna frekvenca in izračunajo električni in mehanski faktorji kakovosti zvočnika ter vsota. Nato ob upoštevanju dobljenih podatkov formula določi Vas.
Meni je, da je manjši Vas, ceteris paribus, bolj kompakten dizajn mogoče uporabiti za zvočnik. Običajno so majhne vrednosti tega parametra pri isti resonančni frekvenci posledica kombinacije težkega premikajočega se sistema in togega vzmetenja.
Metode za merjenje dodatnih parametrov
Kot smo že omenili, se lahko pri načrtovanju akustičnih sistemov poleg treh glavnih značilnosti vozila uporabljajo tudi drugi indikatorji. Na primer, odpornost navitja glave proti enosmernemu toku Re se meri pri frekvenci blizu 0 Hz ali preprosto z uporabo ohmmetra.
Difuzorska površina Sd ali, kot jo imenujemo tudi efektivna sevalna površina, sovpada s konstruktivno pri nizkih frekvencah. Ta parameter najdemo s preprosto formulo Sd=nR2. V tem primeru se za polmer vzame polovica razdalje od sredine gumijastega vzmetenja vzdolž širine od ene do sredine nasprotne strani. To je predvsem posledica dejstva, da je polovica širine vzmetenja tudi sevalna površina.
Kaj morate vedeti
Pri načrtovanju akustičnih sistemov je zelo pomembno pravilno merjenje parametrov vozila, vključno s faktorjem kakovosti. Izogniti sevelike napake, je treba zvočnik pred meritvami "raztegniti". Dejstvo je, da se lahko pri napravah te vrste, ki so nove ali že nekaj časa niso bile v uporabi, parametri vozila bistveno razlikujejo od kazalnikov, uporabljenih pred začetkom izračunov opreme.
Zvočnike lahko "gnetete" pred meritvami, na primer s sinusoidnimi signali, samo glasbo, belim in rožnatim šumom, testnimi diski. Hkrati naj bi postopek za takšno pripravo naprave po mnenju strokovnjakov trajal vsaj en dan.
Vrste akustičnega oblikovanja
Trenutno najbolj priljubljene vrste zvočnikov so zaprte omarice in bas refleksi. Prva vrsta oblikovanja velja za najpreprostejšo. Strukturno je zaprta škatla škatla s 6 stenami. Prednosti takšne zasnove so predvsem kompaktnost, enostavnost montaže, dobre impulzivne lastnosti, hiter in čist bas. Pomanjkljivost zaprtih škatel se šteje za nizko stopnjo učinkovitosti. Ta zasnova ni primerna za ustvarjanje visokega zvočnega tlaka. Zaprte škatle se običajno uporabljajo za poslušanje jazza, rocka, klubske glasbe.
Fazni pretvorniki so precej zapletena zasnova. Običajno so izdelani iz plastike. Hkrati imajo fazni pretvorniki visoko učinkovitost in omogočajo, da se zvočnik hitro ohladi. Tudi ta dizajn je mogoče po potrebi enostavno ponovno konfigurirati.
Včasih odprtoakustično oblikovanje. V tem primeru zadnja stena zvočne površine difuzorja ni ločena od sprednje. Najpogosteje je odprta škatla škatla, ki nima zadnje stene (ali ima veliko lukenj v njej).
Oblikovanje rogov za glave se najpogosteje uporablja v kombinaciji z drugimi vrstami. Vendar pa so v nekaterih primerih lahko takšni modeli 100% izvirni. Takšni sistemi se uporabljajo na primer za zvočnike z nizko Q. Akustična zasnova te vrste ima veliko prednosti. Njegova glavna prednost je velika prostornina. Hkrati so slabosti te zasnove nezmožnost doseganja enotnega frekvenčnega odziva, nizka glasnost zvoka itd.
Kakovost in dizajn zvočnikov
Meni je, da je treba glave s Fs / Qts>50 uporabljati v zaprtih ohišjih, Fs / Qts>85 - s faznimi pretvorniki, Fs / Qts>105 - z pasovnimi resonatorji, Fs / Qts>50 - z odprtimi zasloni
Izberete lahko akustično zasnovo za zvočnike, kot že omenjeno, in preprosto po njihovem faktorju kakovosti. Na primer, glave s Qts> 1, 2 se najpogosteje uporabljajo za odprte škatle. Optimalni faktor kakovosti zanje je 2, 4. Zvočniki s Qts<0, 8-1, 0 so zasnovani za zaprte škatle. V tem primeru je optimalni kazalnik, kot smo ugotovili prej, 0,5-0,6.
Faktor kakovosti zvočnikov za fazni pretvornik naj bo: Qts<0, 6. Optimum v tem primeru bo 0,4. Naprave s Qts<0.4 so primerne zaustniki.
Kako spremeniti faktor kakovosti, zmanjšati ali povečati
Včasih, da bi oprema za prenos zvoka delovala bolje, je treba ta parameter povečati ali zmanjšati. Pogosto se mojstri, na primer, zanimajo, kako zmanjšati faktor kakovosti zvočnika. Ta naloga je pravzaprav lahko zelo težka. Da bi zmanjšali faktor kakovosti zvočnika, je običajno treba korenito spremeniti njegov motor. In to je seveda precej zapleten postopek in v večini primerov ni preveč upravičen.
Nekateri strokovnjaki ugotavljajo dejstvo, da lahko z lepljenjem magneta zmanjšate faktor kakovosti zvočnikov. Vendar se bo v tem primeru njegov kazalnik spremenil za največ 5-10%. Poleg tega je ta metoda primerna le, če je lastni magnet zvočnika zelo šibek.
Prav tako je odgovor na vprašanje, kako znižati faktor kakovosti zvočnika, morda druge tehnologije. To lahko na primer storite z:
- z uporabo resonatorjev;
- impregnacija difuzorja;
- rezalni sektorji, na primer po Ephrussijevi metodi.
Odgovor na vprašanje, kako povečati faktor kakovosti zvočnika, je precej preprost. Če želite to narediti, kot smo že ugotovili zgoraj, morate običajno samo povečati maso gibanja naprave.
